抗剝落劑測試：保障瀝青路面水穩定性的關鍵環節

一、引言

瀝青路面因具有行車舒適、施工便捷等優勢，是我國高等級公路的主要路面形式。然而，水損害是其使用壽命的主要威脅之一——雨水滲透至瀝青與集料界面，會削弱兩者間的黏結力，導致瀝青膜剝落、集料松散，最終引發坑槽、裂縫等病害。抗剝落劑作為一種瀝青改性材料，通過改善瀝青與集料的界面黏結性能，有效抵御水的侵蝕。但抗剝落劑的效果并非“一用就靈”，其性能受集料類型、瀝青標號、施工工藝等多種因素影響，必須通過科學的測試驗證，才能確保在實際工程中發揮作用。因此，抗剝落劑測試是瀝青路面材料研發與質量控制的核心環節。

二、抗剝落劑測試的必要性

解決材料配伍性問題
不同集料（如酸性花崗巖、堿性石灰巖）與瀝青的黏結性差異較大。酸性集料表面SiO?含量高，與瀝青的極性基團（如羰基、羥基）親和力弱，易發生水剝落；而抗剝落劑（如胺類、聚酰胺類）通過引入極性官能團，可增強瀝青與酸性集料的界面結合。測試的目的之一，就是驗證抗剝落劑與特定集料、瀝青的配伍性，避免“水土不服”。
模擬實際環境影響
路面實際服役環境復雜，溫度變化（高溫軟化、低溫脆裂）、水的反復作用（浸泡、凍融循環）都會加速黏結性能退化。抗剝落劑測試需模擬這些工況（如凍融劈裂試驗、動態水穩定試驗），評估其長期水穩定性，而非僅測試常溫下的短期效果。
控制施工質量
抗剝落劑的添加量（通常為瀝青質量的0.3%~1.5%）、混合均勻性直接影響其效果。若添加量不足，無法改善黏結；若過量，可能導致瀝青軟化點降低、高溫穩定性下降。測試可通過驗證拌合物的性能（如黏結強度、馬歇爾穩定度），確保施工參數符合要求。

三、抗剝落劑主要測試項目及方法

抗剝落劑的測試圍繞“瀝青-集料界面黏結性”和“水穩定性”展開，常用方法包括以下幾類：

（一）靜態黏結性試驗：直觀評價瀝青膜保留能力

1. 水煮法（GB/T 32606-2016《瀝青與集料黏結性試驗水煮法》）

原理：將裹覆瀝青的集料顆粒浸入沸水中，觀察瀝青膜的剝落程度，評價黏結性。
步驟：
（1）將集料（通常為13.2~19mm的碎石）洗凈、烘干，加熱至160~170℃；
（2）將瀝青加熱至流動狀態，加入抗剝落劑并攪拌均勻，倒入集料中裹覆（瀝青膜厚度約1~1.5mm）；
（3）將裹覆瀝青的集料放入沸水中煮3分鐘，取出后觀察瀝青膜保留情況，按標準評級（1~5級，5級為完全保留，1級為完全剝落）。
意義：快速判斷抗剝落劑對瀝青與集料黏結性的改善效果，適用于現場質量控制。

（二）動態水穩定性試驗：模擬實際水損害過程

1. 凍融劈裂試驗（JTGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》T0729）

原理：通過凍融循環（-18℃凍16小時，60℃融24小時）模擬水的凍脹作用，測試混合料凍融前后的劈裂強度比（TSR），評價水穩定性。
步驟：
（1）制備馬歇爾試件（φ101.6mm×63.5mm），分為兩組：一組直接測試劈裂強度（R?），另一組飽水后進行凍融循環，再測試劈裂強度（R?）；
（2）計算TSR=（R?/R?）×100%。
標準：對于高速公路，TSR≥80%為合格；若使用抗剝落劑，需確保TSR滿足要求。
意義：最常用的水穩定性評價指標，直接反映抗剝落劑對凍融循環下黏結性的保持能力。

2. 動態水穩定試驗（如ASTM D7369）

原理：將混合料試件置于水浴（60℃）中，施加反復荷載（如0.1MPa正弦波），測試其動態模量隨循環次數的變化，評價水作用下的抗疲勞性能。
意義：模擬車輛荷載與水的協同作用，更接近實際路面工況，適用于高等級公路的高性能抗剝落劑測試。

（三）表面能測試：定量分析界面黏結機制

1. 接觸角法（GB/T 24368-2009《固體表面自由能測定接觸角法》）

原理：通過測量瀝青與集料表面的接觸角，計算兩者的表面自由能（包括色散分量、極性分量），進而預測黏結強度（根據Young-Dupré方程：黏結功=表面自由能之和-界面自由能）。
步驟：
（1）制備集料薄片（如花崗巖切片），用抗剝落劑改性瀝青；
（2）用接觸角測量儀（如座滴法）測量瀝青在集料表面的接觸角（θ）；
（3）計算表面自由能（γ），并推導黏結功（W_a）：W_a = γ_集料 + γ_瀝青 - γ_集料-瀝青。
意義：從分子層面揭示抗剝落劑的作用機制（如增加瀝青的極性分量，降低界面自由能），為抗剝落劑的研發提供理論依據。

四、抗剝落劑性能評價指標

抗剝落劑的效果需通過多指標綜合評價，核心指標包括：

黏結強度保留率：水煮法或水浸法后，瀝青膜保留面積占比（如≥90%為優）；
凍融劈裂強度比（TSR）：≥80%（高速公路）或≥75%（一級公路）；
動態模量比：動態水穩定試驗中，循環1000次后的模量與初始模量之比（≥70%為好）；
表面自由能參數：瀝青與集料的黏結功（W_a）≥50mJ/m²（根據集料類型調整）。

五、測試中的注意事項

試樣制備的規范性：
- 集料需洗凈（去除泥土、粉塵）、烘干（105℃±5℃，2小時），避免雜質影響黏結；
- 瀝青加熱溫度需嚴格控制（如基質瀝青150~160℃，改性瀝青170~180℃），防止過度老化；
- 抗剝落劑需與瀝青充分混合（攪拌時間≥5分鐘），確保均勻分散。
測試環境的控制：
- 水煮法、凍融劈裂試驗的水溫需恒定（沸水±2℃，凍融循環溫度±1℃）；
- 接觸角測試需在恒溫（25℃±1℃）、恒濕（50%±5%RH）環境下進行，避免溫度變化影響接觸角測量。
平行試驗的重復性：
- 每個測試項目需做3~5個平行試樣，取平均值（變異系數≤10%），減少試驗誤差。
抗剝落劑的添加方式：
- 抗剝落劑有“直接添加”（與瀝青混合）和“預拌法”（先涂覆集料表面）兩種方式，測試時需明確添加方式，確保與施工工藝一致。

六、應用場景與展望

抗剝落劑的測試需結合工程實際需求：

多雨地區（如南方省份）：需重點測試凍融劈裂強度比、動態水穩定性能，確保抗剝落劑能抵御長期水浸泡；
酸性集料地區（如花崗巖、石英巖分布區）：需通過表面能測試驗證抗剝落劑對極性的改善效果，選擇胺類或聚酰胺類抗剝落劑；
高溫地區：需兼顧抗剝落劑對瀝青高溫穩定性的影響（如軟化點、針入度），避免因添加抗剝落劑導致高溫車轍加劇。

未來，抗剝落劑測試的趨勢將向精準化、智能化發展：

開發數值模擬測試（如有限元分析），預測抗剝落劑在復雜環境下的長期性能；
引入非破壞性測試技術（如超聲波、紅外光譜），實時監測瀝青-集料界面的黏結退化過程；
針對環保型抗剝落劑（如生物基、納米改性），建立相應的測試標準（如 biodegradability 測試），推動綠色公路建設。

抗剝落劑測試是確保瀝青路面水穩定性的關鍵步驟，其核心是通過科學的試驗方法，驗證抗剝落劑對瀝青-集料界面黏結性的改善效果，以及在實際環境中的長期性能。測試需結合工程需求，規范試樣制備與環境控制，綜合多指標評價，才能為抗剝落劑的選擇與施工提供可靠依據。隨著測試技術的不斷發展，抗剝落劑將在更廣泛的場景中發揮作用，為瀝青路面的耐久性保駕護航。